DE10332579A1

DE10332579A1 - Leiterplatte

Info

Publication number: DE10332579A1
Application number: DE2003132579
Authority: DE
Inventors: Detlev Bagung
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2003-07-17
Filing date: 2003-07-17
Publication date: 2004-11-25

Abstract

Die Leiterplatte weist eine oberste und eine unterste Leiterbahn, sowie zumindest eine dritte innere Leiterbahn (3, 4) auf, wobei die inneren Leiterbahnen (3, 4) im Vergleich zu den äußeren Leiterbahnen (1, 2) eine größere Schichtdicke aufweisen, um eine ausreichende Stromtragfähigkeit sicherzustellen. DOLLAR A Aufgrund der geometrischen Anordnung der Leiterbahnen (1,2, 3, 4) kann die Leiterplatte sowohl mit herkömmlichen als auch mit oberflächenmontierbaren Bauelementen (11) bestückt werden und anschließend mit einem herkömmlichen Lötverfahren gelötet werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Leiterplatte zum elektrischen Verbinden von auf und/oder in der Leiterplatte angeordneten elektronischen Bauteilen, insbesondere für eine Schaltung zum Schalten von großen Strömen.

Aus der Offenlegungsschrift DE 44 30 798 A1 ist ein Stanzgitter zum Verbinden von elektrischen Bauelementen bekannt, bei dem das Stanzgitter sowohl zum mechanischen Befestigen als auch zum elektrischen Verbinden der auf dem Stanzgitter angebrachten elektrischen Bauelemente dient. Das Stanzgitter wird anschließend zusammen mit den darauf angebrachten Bauelementen mit einem isolierenden Kunststoff umspritzt.

Diese bekannte Lösung eignet sich für einfache Schaltungsanordnungen. Bei komplizierteren elektronischen Schaltungen wird die Verwendung eines Stanzgitters jedoch aufwändig und teuer.

Aus der Offenlegungsschrift DE 10109548 A1 ist ein Schaltungsaufbau zum Schalten von Strömen bekannt, bei dem je einem Hauptstromleiter ein Nebenstromleiter parallel geschaltet ist. Hierdurch reduziert sich der ohmsche und der induktive Widerstand des Hauptstromleiters.

Dieser Schaltungsaufbau eignet sich aufgrund der Schichtdicken der außen angeordneten Hauptleiter nicht zum herkömmlichen Bestücken und Löten von elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen.

Des Weiteren werden häufig Schaltungsanordnungen benötigt, die Logik- und Leistungsbauelemente verwenden. Dies trifft insbesondere auf Steuerschaltungen in der Automobiltechnik zu, wie sie beispielsweise bei Starter-Generatoren Anwendung finden.

Eine Aufgabe der Erfindung ist es eine Leiterplatte zu schaffen, auf der Logik- und Leistungsbauelemente auf einfache Weise angeordnet werden können.

Diese Aufgabe wird durch eine Leiterplatte mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Die Leiterplatte weist zumindest eine oberste, eine unterste und eine dazwischen angeordnete dritte Leiterbahn auf, wobei die auch als Innenlage bezeichnete dritte Leiterbahn eine größere dicke im Vergleich zur obersten und untersten Leiterbahn aufweist.

Im Gegensatz zu den bisher verwendeten Stanzgittern können an der Leiterplatte Änderungen schnell und einfach durchgeführt werden.

Eine Leiterbahn ist eine auf oder in der Leiterplatte angeordnete leitende Schicht, die üblicherweise als metallische Schicht, insbesondere als Kupferschicht vorgesehen ist. Die für die Funktion der Schaltungsanordnung verantwortlichen Strukturen können beispielsweise durch strukturiertes Ätzen der leitenden Schicht hergestellt werden.

Wird die Leiterplatte nun mit bedrahteten und/oder oberflächenmontierten Bauteilen bestückt, so kann die erfindungsgemäße Leiterplatte in einer herkömmlichen Lötanlage, beispielsweise einer Schwalllötanlage gelötet werden.

Auch können herkömmliche Lötstoplacke 12 oder auch andere Beschichtungsverfahren angewendet werden, da die beim Ätzen der obersten und untersten Leiterbahnen entstehenden Gräben aufgrund ihrer geringen Tiefe dies zulassen.

Die dritte Leiterbahn weist im Vergleich zu der obersten oder untersten Leiterbahn eine höhere Stromtragfähigkeit auf und eignet sich daher auch für große Ströme, wie sie beispielsweise bei Leistungshalbleitern auftreten.

Würde eine Leiterbahn mit einer entsprechenden Stromtragfähigkeit als oberste und/oder unterste Leiterbahn ausgeführt werden, so könnten die Außenlagen der Leiterplatte weder mit SMD-Bauelementen bestückt werden, noch könnte die Leiterplatte in einer herkömmlichen Lötanlage gelötet werden.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

In einer alternativen Ausführungsform kann die Leiterplatte zwischen der obersten und der untersten Leiterbahn eine dritte und eine vierte Leiterbahn aufweisen, die beide dicker als die oberste und die unterste Leiterbahn sind. Bei diesen Potenzialen kann es sich zum einen um konstante Bezugspotenziale der Schaltungsanordnung handeln. Ebenso sind jedoch auch zeitlich veränderliche Potenziale möglich.

Die zwischen der obersten und der untersten Leiterbahn angeordneten dicken Leiterbahnen eignen sich besonders für Schaltungsanordnungen, bei denen eine große Stromtragfähigkeit der Leiterbahn erforderlich ist.

Die oberste und die unterste Leiterbahn weisen eine Dicke zwischen 35 und 150 μm auf, vorzugsweise eine Dicke von 70 μm. Die dritte und/oder vierte Leiterbahn, sowie jede weitere Leiterbahn, die eine große Stromtragfähigkeit aufweisen muss, weisen eine Dicke im Bereich von 150 bis 600 μm, insbesondere 400 μm auf.

Eine erfindungsgemäße Leiterplatte findet bevorzugt bei allen Schaltungsanordnungen Anwendung, die Leistungsbauteile, wie beispielsweise Schalttransistoren oder Gleichrichterdioden aufweisen. Anwendungsbeispiele hierfür sind Spannungswandler, Steuerschaltungen für Lasten, insbesondere induktive Last. Die erfindungsgemäße Leiterplatte eignet sich insbesondere für eine Steuerschaltung einer elektrischen Maschine, wie beispielsweise eines integrierten Startergenerators.

Elektrische Bauelemente können über mit Kupfer ausgekleidete Bohrungen, sog. Durchkontaktierungen, mit der dritten und/oder vierten Leiterbahn elektrischen verbunden werden.

Anhand der folgenden schematischen Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Die Figur zeigt einen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer Leiterbahn.
Das in der einzigen Figur dargestellte Ausführungsbeispiel der Leiterplatte weist eine oberste Leiterbahn 1, eine unterste Leiterbahn 2, sowie eine dritte und eine vierte Leiterbahn 3 und 4 auf, wobei die dritte und die vierte Leiterbahn 3 und 4 zwischen der obersten und der untersten Leiterbahn 1 und 2 angeordnet ist.
Zwischen den beiden inneren Leiterbahnen 3 und 4 ist ein Träger 5 angeordnet. Die beiden inneren Leiterbahnen 3 und 4 werden im Folgenden auch als Innenlagen bezeichnet.
Die Innenlagen 3 und 4 weisen hier eine Schichtdicke von 400 μm sog. Basiskupfer auf. Die für den Betrieb einer Schaltungsanordnung notwendige Struktur der Innenlagen 3 und 4 kann beispielsweise mit einem herkömmlichen Ätzverfahren erzeugt werden. Dabei entstehen am Rand der Leiterbahnen aufgrund dieses Ätzverfahrens Flanken 6. Nach dem Ätzen werden die Leiterbahnen 3 und 4 der Innenlagen mit einem Füllmaterial einem sog. Prepreq 7 verfüllt.
Auf diesem Prepreq 7 ist die oberste und die unterste Leiterbahn angeordnet. Falls die Schaltungsanordnung aufgrund ihrer Komplexität mehrere Leiterbahnen benötigt, so sind diese entweder zwischen den Innenlagen im Bereich des hier dargestellten Trägers 5 oder zwischen Innenlage 3 und der obersten Leiterbahn 1 und/oder zwischen der Innenlage 4 und der untersten Leiterbahn 2 angeordnet.
Die oberste und die unterste Leiterbahn 1 und 2 weisen hier eine Schichtdicke von 70 μm auf.
Die Leiterbahnen 1, 2, 3 und 4 bestehen hier aus Kupfer können aber auch aus jedem anderen Material gefertigt sein, dass eine ausreichende elektrische Leitfähigkeit aufweist.
Die Figur zeigt weiter eine Durchkontaktierung 8 mit einer elektrisch leitfähigen Hülse 9, die zum elektrischen Kontaktieren der dritten Leiterbahn 3 dient. Die dritte Leiterbahn 3 ist über die Durchkontaktierung 8 mit der obersten und mit der untersten Leiterbahn 1 und 2 verbunden. Um einen elektrischen Kontakt zur vierten Leiterbahn 4 zu verhindern, ist zwischen dieser Hülse 9 und der vierten Leiterbahn 4 eine Isolationsschicht 10 angeordnet. Selbstverständlich kann die vierte Leiterbahn 4 in diesem Bereich auch ausgespart sein.
Die Durchkontaktierung 8 kann alternativ auch nur zu einer der beiden Außenlagen 1, 2 ausgeführt sein.
Die Figur zeigt weiter ein oberflächenmontiertes Bauteil 11, das zwischen zwei Anschlüssen der obersten Leiterbahn 1 angeordnet ist. Die hier dargestellte Leiterplatte hat den Vorteil, aufgrund der Anordnung der dickeren Leiterbahnen 3 und 4 im Inneren der Leiterplatte keine großen Gräben entstehen, die ein Löten der bestückten Leiterplatte mit einem herkömmlichen Schwalllötverfahren unmöglich machen würden. Weiter wird auch eine gute Kantenabdeckung der äußeren Leiterbahnen 1 und 2 mit Lötstoplacken 12 oder anderen Beschichtungsmittel erreicht.
Dicht beieinander liegende Innenlagen 3 und 4 können im hier dargestellten Ausführungsbeispiel als Plattenkondensator eingesetzt werden und so die elektromagnetische Verträglichkeit EMV der Schaltungsanordnung verbessern.
Neben den oberflächenmontierten Bauteilen 11 können auch bedrahtete Bauelemente zum Einsatz kommen.

Claims

Leiterplatte, die aufweist: – eine oberste und eine unterste Leiterbahn (1, 2), – zumindest eine innere Leiterbahn (3, 4), – wobei die innere Leiterbahn (3, 4) zwischen der obersten und der untersten Leiterbahn (1, 2) angeordnet ist und eine größere Dicke als die oberste und die unterste Leiterbahn (1, 2) aufweist.
Leiterplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die oberste und die unterste Leiterbahn (1, 2) eine Schichtdicke zwischen 35 und 150 μm, insbesondere 70 μm aufweist und dass die innere Leiterbahn (3, 4) eine Schichtdicke zwischen 150 und 600 μm, insbesondere 400 μm aufweist.
Leiterplatte nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die oberste und die unterste Leiterbahn (1, 2) mit oberflächenmontierbaren Bauteilen (11) bestückbar ist.
Leiterplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Leiterbahnen (1, 2, 3, 4) so elektrisch verbunden sind, dass sie einen Plattenkondensator bilden.